高超聲速進氣道流動失穩(wěn)機理及其控制

高超聲速出版工程
目錄
叢書序
前言
第1章 緒論1
1.1 超燃沖壓發(fā)動機飛行實驗簡介/1
1.2 高超聲速進氣道隔離段基本工作過程/4
1.3 高超聲速進氣道不起動模式及其分類/6
1.4 高超聲速進氣道隔離段監(jiān)測及控制/10
1.4.1 高超聲速進氣道不起動監(jiān)測面臨的主要問題/10
1.4.2 高超聲速進氣道控制面臨的主要問題/11
1.5 本書主要內(nèi)容/14
第2章 高超聲速進氣道隔離段激波串運動特性16
2.1 引言/16
2.2 隔離段基本功能介紹/17
2.3 隔離段激波串突跳現(xiàn)象的數(shù)值研究/19
2.3.1 進氣道模型與數(shù)值方法/19
2.3.2 固定背景波系下的激波串突跳運動特性/20
2.3.3 變化背景波系下的激波串突跳運動特性/33
2.3.4 小結/38
2.4 激波串突跳極限存在性的數(shù)值仿真驗證/38
2.4.1 激波串前緣的等效喉道流場結構/38
2.4.2 等效喉道收縮比與運動狀態(tài)轉(zhuǎn)換的規(guī)律/39
2.5 激波串突跳觸發(fā)條件的無黏分析方法/42
2.5.1 *小收縮比分析方法的可行性驗證/42
2.5.2 均勻來流下的*小收縮比分析方法/44
2.5.3 *小收縮比的數(shù)值仿真驗證/49
2.6 對等效喉道收縮比變化是否存在的實驗驗證/51
2.6.1 實驗條件與測量設備/51
2.6.2 等效喉道收縮比變化現(xiàn)象的實驗驗證/55
2.7 隔離段激波串突跳特性的有黏分析方法/59
2.7.1 考慮壁面摩擦系數(shù)的激波串前緣流動參數(shù)分析方法/60
2.7.2 觸發(fā)突跳時的激波串前緣流場結構/62
2.7.3 觸發(fā)突跳的*小收縮比分析方法/64
2.7.4 突跳恢復的激波串前緣流場結構假設/67
2.7.5 突跳恢復的*小收縮比分析方法/68
2.8 無黏與有黏分析方法的實驗驗證/70
2.8.1 觸發(fā)突跳的無黏分析方法的實驗驗證/70
2.8.2 突跳觸發(fā)與恢復的有黏分析方法的實驗驗證/72
2.9 本章小結/74
第3章 亞額定工況下高超聲速進氣道不起動模式75
3.1 引言/75
3.2 亞額定工況下高超聲速進氣道不起動無黏理論分析/76
3.2.1 低馬赫數(shù)不起動和大來流攻角不起動/76
3.2.2 高反壓不起動/78
3.3 亞額定工況下高超聲速進氣道不起動數(shù)值模擬/79
3.3.1 無黏數(shù)值模擬/79
3.3.2 有黏數(shù)值模擬/80
3.4 亞額定工況下高超聲速進氣道反壓不起動實驗研究/82
3.4.1 地面實驗系統(tǒng)/82
3.4.2 進氣道起動流場特性分析/87
3.4.3 典型的進氣道不起動流場特性分析/93
3.4.4 特殊的進氣道不起動流場特性分析/97
3.5 本章小結/101
第4章 超額定工況下高超聲速進氣道局部不起動模式103
4.1 引言/103
4.2 超額定工況下高超聲速進氣道局部不起動模式流場結構/104
4.2.1 實驗裝置與測量手段/104
4.2.2 局部不起動現(xiàn)象及其討論/105
4.3 超額定工況下高超聲速進氣道局部不起動特性無黏分析/107
4.3.1 膨脹波干擾下的激波反射模式轉(zhuǎn)換/107
4.3.2 無黏流動下局部不起動發(fā)生條件/109
4.4 超額定工況下高超聲速進氣道局部不起動特性有黏分析/111
4.4.1 非對稱激波相互作用下的激波反射模式轉(zhuǎn)換/111
4.4.2 有黏流動下局部不起動發(fā)生條件/114
4.4.3 無黏流動/有黏流動對比分析/118
4.5 本章小結/119
第5章 反壓激勵下的高超聲速進氣道不起動多模式對比120
5.1 引言/120
5.2 亞額定工況反壓激勵下的高超聲速進氣道全局不起動/121
5.2.1 低總焓來流下射流引起的全局不起動/122
5.2.2 高總焓來流下射流引起的全局不起動/124
5.2.3 高總焓來流下燃燒引起的全局不起動/127
5.3 超額定工況反壓激勵下的高超聲速進氣道局部不起動/130
5.3.1 低總焓來流下射流引起的局部不起動/130
5.3.2 高總焓來流下射流引起的局部不起動/133
5.3.3 高總焓來流下燃燒引起的局部不起動/136
5.4 亞/超額定工況反壓激勵下的高超聲速進氣道不起動對比/138
5.4.1 全局不起動/局部不起動發(fā)展過程的相似性/138
5.4.2 全局不起動/局部不起動發(fā)展過程的差異性/140
5.5 本章小結/141
第6章 高超聲速進氣道不起動多模式轉(zhuǎn)換特性142
6.1 引言/142
6.2 高超聲速進氣道全局不起動/起動模式轉(zhuǎn)換特性/143
6.2.1 無反壓下的全局不起動/起動轉(zhuǎn)換/143
6.2.2 有反壓下的全局不起動/起動轉(zhuǎn)換/145
6.3 高超聲速進氣道局部不起動/起動模式轉(zhuǎn)換特性/146
6.3.1 變唇罩角度引起的局部不起動/起動轉(zhuǎn)換/146
6.3.2 變下游壓力引起的局部不起動/起動轉(zhuǎn)換/147
6.3.3 變來流條件引起的局部不起動/起動轉(zhuǎn)換/149
6.4 高超聲速進氣道全局不起動/局部不起動模式轉(zhuǎn)換特性/151
6.5 高超聲速進氣道起動/全局不起動/局部不起動多種工作模式轉(zhuǎn)換特性/154
6.5.1 變來流條件引起的高超聲速進氣道多模式轉(zhuǎn)換/154
6.5.2 變?nèi)紵曳磯阂鸬母叱曀龠M氣道多模式轉(zhuǎn)換/156
6.6 本章小結/157
第7章 高超聲速進氣道不起動監(jiān)測方法159
7.1 引言/159
7.2 高超聲速進氣道不起動多模式的特性分析/160
7.2.1 高超聲速進氣道全局不起動特性/160
7.2.2 高超聲速進氣道局部不起動特性/162
7.3 基于壁面動態(tài)壓力信號時域和頻域特性的進氣道不起動監(jiān)測方法/163
7.3.1 已有監(jiān)測算法/163
7.3.2 基于遞歸傅里葉變換的不起動監(jiān)測算法/167
7.3.3 基于求導的不起動監(jiān)測算法/168
7.4 基于壁面動態(tài)壓力信號時間序列分析的進氣道不起動監(jiān)測方法/170
7.4.1 時間序列建模/170
7.4.2 基于AIC值的進氣道不起動監(jiān)測/172
7.4.3 基于模型殘差方差的進氣道不起動監(jiān)測/172
7.4.4 基于KL信息距離的進氣道不起動監(jiān)測/173
7.5 高超聲速進氣道不起動多模式對監(jiān)測方法的影響/175
7.5.1 全局不起動非振蕩模式對不起動監(jiān)測的影響/175
7.5.2 局部不起動模式對監(jiān)測方法的影響/175
7.6 本章小結/176
第8章 邊界層抽吸對隔離段激波串特性的影響177
8.1 引言/177
8.2 邊界層抽吸對隔離段局部抗反壓特性的影響/178
8.2.1 物理模型/178
8.2.2 基準進氣道通流/節(jié)流流場特性/178
8.2.3 抽吸作用下的進氣道通流/節(jié)流特性/185
8.2.4 反壓作用下隔離段局部波系結構分析/188
8.2.5 抗反壓局部流場特性/191
8.2.6 考慮局部壓力突躍的經(jīng)驗壓升表達式/193
8.3 邊界層抽吸控制效能評估/195
8.4 抽吸狹縫動態(tài)開啟過程對隔離段流動特性的影響/200
8.4.1 物理模型/200
8.4.2 抽吸閉合狀態(tài)通流/臨界流場特性/203
8.4.3 抽吸迅速開啟過程流場動態(tài)特性/204
8.4.4 抽吸迅速開啟過程中的質(zhì)量流量動態(tài)特性/214
8.5 本章小結/214
第9章 自適應抽吸射流對隔離段激波串突跳特性的抑制216
9.1 引言/216
9.2 自適應抽吸射流流動控制方法/216
9.2.1 實驗條件和測量裝置/216
9.2.2 自適應抽吸射流流動控制裝置/217
9.2.3 實驗工況介紹/219
9.3 自適應抽吸射流對激波串突跳特性的影響/221
9.3.1 流動控制對隔離段流場的影響/221
9.3.2 無流動控制條件下的激波串運動/223
9.3.3 單獨使用穩(wěn)壓腔對抑制激波串突跳特性的不足/228
9.3.4 自適應抽吸射流流動控制條件下的激波串運動/232
9.3.5 流動控制下的壁面壓升規(guī)律/234
9.4 本章小結/239
第10章 高超聲速進氣道隔離段穩(wěn)定裕度表征方法240
10.1 引言/240
10.2 地面實驗系統(tǒng)介紹/241
10.2.1 實驗模型/241
10.2.2 采集設備/242
10.2.3 實驗過程/243
10.3 燃燒反壓激勵下的隔離段激波串特性實驗研究/244
10.3.1 隔離段壁面壓力分布/244
10.3.2 激波串前緣位置與隔離段出口反壓的關系/246
10.3.3 激波串前緣位置與燃油當量比的關系/247
10.4 已有的穩(wěn)定裕度表征方法/248
10.4.1 基于隔離段出口反壓的穩(wěn)定裕度表征方法/248
10.4.2 基于激波串前緣位置的穩(wěn)定裕度表征方法/251
10.5 基于壁面壓力面積積分的穩(wěn)定裕度表征方法/253
10.5.1 壁面壓力面積積分的引入/253
10.5.2 壁面壓力面積積分與燃油當量比的關系/254
10.5.3 穩(wěn)定裕度表征方法/254
10.6 基于遺傳算法的穩(wěn)定裕度表征測點約簡問題/257
10.6.1 數(shù)據(jù)樣本集/257
10.6.2 問題描述/259
10.6.3 基于遺傳算法的傳感器選擇/261
10.6.4 *優(yōu)選擇結果及分析/261
10.6.5 穩(wěn)定裕度表征方法驗證/262
10.7 本章小結/264
第11章 考慮入射激波影響時高超聲速進氣道穩(wěn)定裕度控制方法研究265
11.1 引言/265
11.2 基于壁面逆壓力梯度的激波串數(shù)學模型/266
11.2.1 帶流向參數(shù)的Billig公式/266
11.2.2 帶壁面參數(shù)梯度的Billig公式/268
11.3 基于自由干涉理論的激波串機理模型/271
11.3.1 激波串的動態(tài)建模方法/271
11.3.2 動力學模型/275
11.3.3 激波串一般性動力學模型驗證/277
11.3.4 入射激波影響時激波串運動不穩(wěn)定的表征/281
11.4 隔離段內(nèi)激波串運動穩(wěn)定性分析及判據(jù)/283
11.5 入射激波影響時激波串運動的能觀性、能控性分析/288
11.5.1 入射激波影響時激波串運動的能觀性分析/288
11.5.2 入射激波影響時激波串運動的能控性分析/289
11.6 激波串運動不穩(wěn)定對超燃沖壓發(fā)動機穩(wěn)定裕度控制的影響/291
11.6.1 超燃沖壓發(fā)動機穩(wěn)定裕度控制系統(tǒng)簡介/291
11.6.2 入射激波影響下超燃沖壓發(fā)動機穩(wěn)定裕度的閉環(huán)控制/293
11.6.3 激波串運動不穩(wěn)定對控制系統(tǒng)抗干擾能力的影響/296
11.7 入射激波影響下超燃沖壓發(fā)動機穩(wěn)定裕度控制方法研究/296
11.7.1 入射激波影響下超燃沖壓發(fā)動機穩(wěn)定裕度控制任務分析/296
11.7.2 超燃沖壓發(fā)動機穩(wěn)定裕度監(jiān)測方法的選擇/297
11.7.3 超燃沖壓發(fā)動機安全邊界的表征/300
11.7.4 超燃沖壓發(fā)動機穩(wěn)定裕度的改進控制策略/302
11.7.5 基于指令修改的超燃沖壓發(fā)動機穩(wěn)定裕度控制實驗研究/302
11.8 本章小結/305
參考文獻307